قررت الأكاديمية الملكية السويدية للعلوم منح جائزة نوبل في الكيمياء 2023 إلى مونجي جي باوندي ولويس إي بروس وأليكسي آي إيكيموف.

زرعوا بذرة مهمة لتكنولوجيا النانو

تكافئ جائزة نوبل في الكيمياء 2023 اكتشاف وتطوير النقاط الكمومية ، وهي جسيمات نانوية صغيرة جدا بحيث يحدد حجمها خصائصها. هذه المكونات الأصغر لتكنولوجيا النانو تنشر الآن ضوءها من أجهزة التلفزيون ومصابيح LED ، ويمكنها أيضا توجيه الجراحين عند إزالة أنسجة الورم ، من بين أشياء أخرى كثيرة.

يتعلم كل من يدرس الكيمياء أن خصائص العنصر يحكمها عدد الإلكترونات الموجودة فيه. ومع ذلك ، عندما تتقلص المادة إلى أبعاد نانوية تنشأ الظواهر الكمومية . هذه محكومة بحجم المسألة. نجح الحائزون على جائزة نوبل في الكيمياء 2023 في إنتاج جزيئات صغيرة جدا بحيث يتم تحديد خصائصها من خلال الظواهر الكمومية. الجسيمات ، التي تسمى النقاط الكمومية ، هي الآن ذات أهمية كبيرة في تكنولوجيا النانو.

“النقاط الكمومية لها العديد من الخصائص الرائعة وغير العادية. الأهم من ذلك ، لديهم ألوان مختلفة اعتمادا على حجمهم “، كما يقول يوهان أكفيست ، رئيس لجنة نوبل للكيمياء.

كان الفيزيائيون يعرفون منذ فترة طويلة أنه من الناحية النظرية يمكن أن تنشأ التأثيرات الكمومية المعتمدة على الحجم في الجسيمات النانوية ، ولكن في ذلك الوقت كان من المستحيل تقريبا النحت في الأبعاد النانوية. لذلك ، اعتقد عدد قليل من الناس أن هذه المعرفة سيتم استخدامها عمليا.

ومع ذلك ، في أوائل ثمانينيات القرن العشرين ، نجح أليكسي إكيموف في خلق تأثيرات كمية تعتمد على الحجم في الزجاج الملون. جاء اللون من الجسيمات النانوية لكلوريد النحاس وأظهر إيكيموف أن حجم الجسيمات يؤثر على لون الزجاج من خلال التأثيرات الكمومية.

بعد بضع سنوات ، كان لويس بروس أول عالم في العالم يثبت التأثيرات الكمومية المعتمدة على الحجم في الجسيمات التي تطفو بحرية في السائل.

في عام 1993 ، أحدث مونجي باويندي ثورة في الإنتاج الكيميائي للنقاط الكمومية ، مما أدى إلى جزيئات مثالية تقريبا. كانت هذه الجودة العالية ضرورية لاستخدامها في التطبيقات.

تضيء النقاط الكمومية الآن شاشات الكمبيوتر وشاشات التلفزيون القائمة على تقنية QLED. كما أنها تضيف فارقا بسيطا إلى ضوء بعض مصابيح LED ، ويستخدمها علماء الكيمياء الحيوية والأطباء لرسم خريطة للأنسجة البيولوجية.

وبالتالي فإن النقاط الكمومية تجلب أكبر فائدة للبشرية. يعتقد الباحثون أنه في المستقبل يمكنهم المساهمة في الإلكترونيات المرنة وأجهزة الاستشعار الصغيرة والخلايا الشمسية الرقيقة والاتصالات الكمومية المشفرة – لذلك بدأنا للتو في استكشاف إمكانات هذه الجسيمات الصغيرة.

مونجي ج. باويندي، ولد عام 1961 في باريس، فرنسا. دكتوراه 1988 من جامعة شيكاغو ، إلينوي ، الولايات المتحدة الأمريكية. أستاذ في معهد ماساتشوستس
التكنولوجيا (معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا) ، كامبريدج ، ماساتشوستس ، الولايات المتحدة الأمريكية.

لويس إي بروس ، من مواليد 1943 في كليفلاند ، أوهايو ، الولايات المتحدة الأمريكية. دكتوراه 1969 من جامعة كولومبيا، نيويورك، نيويورك، الولايات المتحدة الأمريكية. أستاذ في جامعة كولومبيا، نيويورك، نيويورك، الولايات المتحدة الأمريكية.

أليكسي إكيموف ، ولد عام 1945 في الاتحاد السوفيتي السابق. دكتوراه 1974 من معهد Ioffe الفيزيائي التقني، سانت بطرسبرغ، روسيا. شغل سابقا منصب كبير العلماء في شركة Nanocrystals Technology Inc. ، نيويورك ، نيويورك ، الولايات المتحدة الأمريكية.